一种复杂多边形最大内圆的快速查找算法

任意多边形的最大内圆的快速查找在多个领域有着重要的应用。首先给出了任意多边形的Voronoi图的生成方法,以及基于Voronoi图实现该多边形的最大内圆的寻找算法,在此基础上分别采用中线简化及并行化处理对算法进行了效率方面的改进,并重点研究了矢量数据并行化过程中的数据分配策略,给出了其最优数据划分策略——算法复杂度均衡法。最后对北美阿拉斯加地区的多个湖泊进行了最大内圆的查找实验,相应的实验结果表明,改进的方法能够很大程度地提高最大内圆的查找效率。     

基于JASMIN的地下水流大规模并行数值模拟

针对具有精细网格剖分、长时间跨度特征的地下水流模拟中计算时间长、存储开销大等瓶颈问题,基于MODFLOW三维非稳定流计算方法,提出基于网格片的核心算法以及基于影像区的通信机制,并在JASMIN框架上研制了大规模地下水流并行数值模拟程序JOGFLOW.通过河南郑州市中牟县雁鸣湖水源地地下水流的模拟,对程序正确性和性能进行了验证;通过建立一个具有精细网格剖分的假想地下水概念模型对可扩展性进行测试.相对于32核的并行程序,在512以及1 024个处理机上的并行效率分别可达77.2%和67.5%.数值模拟结果表明,JOGFLOW具有较好的计算性能与可扩展性,能够有效使用数百上千计算核心,支持千万量级以上网格剖分的地下水流模型的大规模并行计算.     

一维云粒子激光探测仪研制及探测数据分析

阐述基于Mie散射理论和激光技术而研制的云粒子探测仪的相关问题。利用m量级的小孔光阑模拟感应区域的散射光,并对系统的探测敏感区域面积进行测定;通过使用不同直径的标准粒子对系统进行标定,得到可靠的响应曲线,用于定量测量云粒子尺度谱及粒子数密度。在进行了一系列实验室内的实验之后,将仪器装载在飞机上进行穿云飞行测量实验,表明了该仪器在飞行过程中工作正常、稳定,并且能够即时地显示采样区内云粒子尺度谱分布和数浓度;通过分析探测得到的数据,并与云粒子谱分布进行比较,确认了探测数据有效可靠,反映了该仪器具有良好的测云能力。     

清华物理系量子信息研究的新进展

在清华大学物理系成立60周年之际,我们对近年来清华大学物理系量子信息研究的主要进展情况作一介绍,包括量子搜索算法研究,核磁共振量子计算的实验研究,量子通讯的理论与实验研究.在量子搜索算法研究方面,我们提出了量子搜索算法的相位匹配,纠正了当时的一种错误观点,并且提出了一种成功率为100%的量子搜索算法,改进了Grover算法;在核磁共振量子计算实验方面,我们实现了2到7个量子比特的多种量子算法的实验演示;在量子通讯方面,我们提出了分布式传输的量子通讯的思想,应用于量子密钥分配、量子秘密共享、量子直接安全通讯等方面,构造了多个量子通讯的理论方案.在实验室,我们实现了2米距离的空间量子密码通讯的演示实验.     

来自磁光阱中冷原子团的荧光干涉条纹及其应用

实验观察来自磁光阱中冷原子团的荧光经真空系统窗口的平板玻璃反射产生的干涉条纹，理论分析表明从从荧光干涉条纹的强度分布可获得关于俘获原子总数以及密度分布的信息。采用该方法实测了俘获原子总数，并模拟得到了不同密度分布时条纹的对比度变化。     

Dimension-Splitting for Simplifying Diffusion in Lattice-Gas Models

We introduce a simplified technique for incorporating diffusive phenomena into lattice-gas molecular dynamics models. In this method, spatial interactions take place one dimension at a time, with a separate fractional timestep devoted to each dimension, and with all dimensions treated identically. We show that the model resulting from this technique is equivalent to the macroscopic diffusion equation in the appropriate limit. This technique saves computational resources and reduces the complexity of model design, programming, debugging, simulation and analysis. For example, a reaction-diffusion simulation can be designed and tested as a one-dimensional system, and then directly extended to two or more dimensions. We illustrate the use of this approach in constructing a microscopically reversible model of diffusion-limited aggregation as well as in a model of growth of biological films.     

真值表查询式光学符号替换

本文提出了一种新的符号替换光学处理方法.采用互补编码和地点寻址的真值表查询,构造了一种可进行返回运算的全加数字处理器.利用由液晶光阀构成的行逻辑器件对这一符号替换系统进行了实验验证并给出了实验结果.     

房屋建筑节能模型及其计算

在非稳定传热理论基础上,采用现代计算物理方法,建立了适用的物理模型和数学模型,给出了合理的定解条件,编制了计算机软件,在VAX11/785机上进行了数值计算,结果表明,郑州地区冬季不采暖,室温可达14℃。     

Simulation of electronic structure Hamiltonians using quantum computers

Over the last century, a large number of physical and mathematical developments paired with rapidly advancing technology have allowed the field of quantum chemistry to advance dramatically. However, the lack of computationally efficient methods for the exact simulation of quantum systems on classical computers presents a limitation of current computational approaches. We report, in detail, how a set of pre-computed molecular integrals can be used to explicitly create a quantum circuit, i.e. a sequence of elementary quantum operations, that, when run on a quantum computer, obtains the energy of a molecular system with fixed nuclear geometry using the quantum phase estimation algorithm. We extend several known results related to this idea and discuss the adiabatic state preparation procedure for preparing the input states used in the algorithm. With current and near future quantum devices in mind, we provide a complete example using the hydrogen molecule of how a chemical Hamiltonian can be simulated using a quantum computer.